移動(dòng)通信天饋系統(tǒng)性能監(jiān)控裝置介紹

1、 移動(dòng)通信系統(tǒng)天線性能及姿態(tài)監(jiān)控裝置目錄一，背景31，背景32，基站天線運(yùn)行現(xiàn)狀3二，技術(shù)方案41，端到端系統(tǒng)拓?fù)?2，產(chǎn)品硬件平臺(tái)63，產(chǎn)品應(yīng)用軟件平臺(tái)8A, 軟件流程圖8B, 軟件界面10C，軟件功能10三，產(chǎn)品特點(diǎn)10一， 背景1， 背景隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的飛速發(fā)展，以及用戶的不斷增加，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我們所面臨的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也變的越來越復(fù)雜，各種新技術(shù)的不斷升級(jí)演進(jìn)，加上原有網(wǎng)絡(luò)的更新，在給最終用戶提供更加豐富和優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的同時(shí)，也面臨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)等方面的一系列挑戰(zhàn)。天線是移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系到移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和服務(wù)質(zhì)量。而網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的主要指標(biāo)力爭(zhēng)做到網(wǎng)絡(luò)的無

2、縫隙覆蓋至少達(dá)到90%，覆蓋區(qū)無盲區(qū)，同時(shí)保證照射區(qū)內(nèi)低電平，減少干擾，降低掉話率，提高切換成功率，這些都與天線的優(yōu)化密切相關(guān)，包括天線的規(guī)劃以及選型，天線參數(shù)的優(yōu)化及頻繁調(diào)整，天線維護(hù)及故障發(fā)現(xiàn)，天線覆蓋等等。顯然天線優(yōu)化是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的重要課題。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行合理的調(diào)整，對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的成功起著至關(guān)重要的作用。2， 基站天線運(yùn)行現(xiàn)狀 在無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，基站天線容易受到大風(fēng)和暴雨等自然天氣狀況的影響，以及人為施工等各種原因引起的基站天線姿態(tài)（方位角，抱桿傾角和下傾角）的實(shí)際數(shù)值與規(guī)劃設(shè)計(jì)值不相符，導(dǎo)致基站的實(shí)際覆蓋與規(guī)劃不相符，引起基站覆蓋范圍不合理，或同頻及鄰頻

3、干擾，切換關(guān)系混亂，使得移動(dòng)通信質(zhì)量下降，并引發(fā)大量投訴，影響客戶感知度，極大地影響了用戶對(duì)運(yùn)營(yíng)商品牌的信任度。目前，在無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中影響基站天線參數(shù)發(fā)生變化的因素是多方面的。首先，在進(jìn)行基站天線優(yōu)化過程中，天線下傾角的測(cè)量必須通過工程人員爬塔使用坡度儀，羅盤以及電子下傾儀等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行近距離測(cè)量，方位角度也是通過工程人員使用羅盤或者指南針在塔下或者基站附近進(jìn)行測(cè)量，這樣誤差比較大，往往造成實(shí)際測(cè)量值與規(guī)劃數(shù)據(jù)不相符；其次，基站天線在使用中長(zhǎng)期受到大風(fēng)、暴雨、飛鳥等其他各種外力因素影響導(dǎo)致天線角度發(fā)生變化而導(dǎo)致天線參數(shù)產(chǎn)生誤差，造成登記信息不準(zhǔn)確，給基站天線參數(shù)分析人員對(duì)天線姿態(tài)的準(zhǔn)確評(píng)估

4、造成一定的影響。而且需要經(jīng)常定期安排工程人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試調(diào)整，增加了天線優(yōu)化的工作量，促使運(yùn)營(yíng)商必須投入大量的人力以及財(cái)力去維持日常的天線優(yōu)化工作來保證網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量運(yùn)行?；谏鲜霈F(xiàn)狀，我們進(jìn)行了天線姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)，以便實(shí)時(shí)感知檢測(cè)和反饋天線姿態(tài)的變化狀態(tài)并將所采集的狀態(tài)信息反饋給基站維護(hù)人員，從而更加快捷方便地糾正基站天線的姿態(tài)信息，保證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，大大減少基站維護(hù)人員的工作量，節(jié)省了人力和資金支出。圖1. 人為測(cè)量圖2外力因素導(dǎo)致角度發(fā)生變化二， 技術(shù)方案本產(chǎn)品以單片機(jī)以及GPRS通信模塊為核心，通過重力加速度傳感器原理精確測(cè)量天線下傾角和抱桿傾角，采用磁阻傳感器原理精確測(cè)量基站天

5、線方位角，通過SIM卡來監(jiān)測(cè)小區(qū)信號(hào)電平，并將參數(shù)信息反饋給天線姿態(tài)監(jiān)測(cè)客戶端，從而完成天線性能和姿態(tài)的監(jiān)測(cè)工作?？偪刂浦行奈挥诤笈_(tái)服務(wù)器，上位機(jī)軟件和硬件監(jiān)測(cè)設(shè)備之間通過GPRS或者短信方式進(jìn)行通信，雙方各自分配于指定的SIM卡號(hào)（ID識(shí)別號(hào)）。本設(shè)計(jì)基于一般三小區(qū)模式，如下圖3所示，采用一個(gè)主機(jī)串聯(lián)2個(gè)分機(jī)（可擴(kuò)展至一個(gè)主機(jī)攜帶8個(gè)分機(jī)），每面天線上安裝一個(gè)設(shè)備來監(jiān)測(cè)天線姿態(tài)信息，上位機(jī)軟件以短信或者GPRS方式發(fā)送指令給硬件設(shè)備，設(shè)備通過GPRS或短信收發(fā)模塊收到上位機(jī)的查詢指令之后，傳遞給單片機(jī)處理芯片，單片機(jī)查詢各個(gè)傳感器（加速度傳感器和磁阻角度傳感器）的當(dāng)前數(shù)據(jù)。將采集好的數(shù)據(jù)通過

6、計(jì)算反饋給單片機(jī)芯片組，然后再通過GPRS或者短信方式發(fā)送回給上位機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而軟件系統(tǒng)將收回的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行相應(yīng)的解析，以比較直觀的方式展現(xiàn)給工程維護(hù)人員，對(duì)于故障基站天線（方位角，抱桿傾角和下傾角度信息不符合規(guī)范的情況下）進(jìn)行告警提示，同時(shí)對(duì)于日常的查詢進(jìn)行記錄保存，便于工程人員進(jìn)行日后的數(shù)據(jù)參考。 圖3.三小區(qū)配置下的示意圖和天線照片1， 端到端系統(tǒng)拓?fù)鋱D4，端到端系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 本設(shè)備主要應(yīng)用于整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的無線基站子系統(tǒng)的天饋部分，借助于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)距離傳輸，軟件可安裝于無線網(wǎng)絡(luò)管理中心的計(jì)算機(jī)上。本設(shè)備是基于無線M2M協(xié)議的典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，無線通信方式采用SMS

7、/GPRS，實(shí)現(xiàn)各省市移動(dòng)工程人員對(duì)天線姿態(tài)信息以及小區(qū)電平信息的遠(yuǎn)程監(jiān)控操作。硬件外設(shè)實(shí)時(shí)感知角度狀態(tài)，隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)管理中心的服務(wù)軟件以及手持終端查詢基站天線姿態(tài)信息。軟件操作簡(jiǎn)單，可管理多個(gè)地區(qū)所有基站姿態(tài)信息。2， 產(chǎn)品硬件平臺(tái)硬件設(shè)備主要由電源，CPU，傳感器，控制模塊，通信模塊等4大部分組成。a) 電源模塊主要是給各個(gè)部分進(jìn)行供電，設(shè)備所需的額定電壓為12V直流電源，電源轉(zhuǎn)換模塊將12V輸入電壓轉(zhuǎn)換為3.3V或者2.5V電壓分別給CPU和傳感器以及GPRS模塊進(jìn)行供電，保證各個(gè)模塊的正常運(yùn)行。b) CPU采用單片機(jī)芯片來進(jìn)行指令操作支配傳感器傳輸實(shí)時(shí)角度信息。以及將收集到的角度信

8、息通過串口發(fā)送給GPRS通信模塊。c) 傳感器部分包含重力加速度傳感器和磁阻傳感器，重力加速度傳感器通過重力原理獲取水平方向的角度信息，通過公式計(jì)算來獲取天線下傾方向的角度信息以及抱桿的傾斜角度信息；磁阻傳感器以地磁原理來判斷天線方位方向的角度信息，以正北方向?yàn)榛鶞?zhǔn)0°，順時(shí)針方向進(jìn)行測(cè)量。d) 控制模塊。主要由電機(jī)和角度調(diào)節(jié)模塊組成（正在研發(fā)）。e) GPRS通信模塊主要采用了華為EM310 GPRS通信模塊，通過AT指令來操作模塊將各個(gè)單片機(jī)所傳輸回來的角度信息以短信的方式發(fā)送回給上位機(jī)軟件進(jìn)行處理。目前選用的通信方式為短消息通信方式，后面會(huì)采用GPRS通信方式，主要是基于其永久

9、在線的特點(diǎn)，能實(shí)時(shí)保持角度信息的傳輸。模塊上面配有跟手機(jī)模塊一樣的SIM卡槽來安裝SIM卡，通過此卡來啟動(dòng)GPRS/SMS功能，以及AT指令操作來測(cè)量本小區(qū)和鄰小區(qū)的信號(hào)電平值以及鄰區(qū)干擾信息。天線性能及姿態(tài)監(jiān)控裝置硬件部分框圖如下圖所示。圖5. 天線性能及姿態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖產(chǎn)品展示： 主機(jī) 主機(jī)攜帶1個(gè)分機(jī) 現(xiàn)場(chǎng)安裝效果圖3， 產(chǎn)品應(yīng)用軟件平臺(tái)本軟件是結(jié)合天線姿態(tài)監(jiān)測(cè)硬件設(shè)備而采用VC+編寫的一個(gè)管理軟件。主要運(yùn)行于Windows XP， Win 7 等操作系統(tǒng)上。此管理軟件可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作監(jiān)控大面積基站天線姿態(tài)信息。計(jì)算機(jī)需配有兩個(gè)RS232串口來分別連接兩個(gè)GPRS通信模塊，兩個(gè)通信

10、模塊分別配備獨(dú)一無二的SIM卡號(hào)來區(qū)分，設(shè)立兩個(gè)專用的獨(dú)立數(shù)據(jù)傳輸信道，一個(gè)用于發(fā)送查詢指令，另一個(gè)用于接收硬件設(shè)備發(fā)送回來的數(shù)據(jù)信息，獨(dú)立工作可大大提高通訊效率，避免數(shù)據(jù)擁塞。通過GPRS短信通信模塊發(fā)送查詢指令”CHUANGYUAN+phone number（接收模塊的SIM卡號(hào)）”給基站上的硬件設(shè)備，設(shè)備在收到指令之后，將所采集的信息發(fā)送回給軟件的接收模塊，模塊通過串口將信息提交給軟件，軟件進(jìn)行字符串分割，解析，分配，然后將結(jié)果顯示到軟件界面的列表框里，對(duì)于下傾角過大的基站天線，將進(jìn)行報(bào)警，通知天線維護(hù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整糾正。A, 軟件流程圖圖6. 天線姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理軟件流程圖B, 軟件

11、界面C，軟件功能 本軟件支持不同地區(qū)的基站群查詢；支持在選擇地區(qū)之后，本地區(qū)下單個(gè)基站天線姿態(tài)信息的查詢，支持最大告警閾值設(shè)置功能，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置最大下傾角閾值來進(jìn)行告警；支持不同的告警類別，在正常狀態(tài)下查詢天線姿態(tài)信息，以不同的告警類別顯示（正常，一般告警，嚴(yán)重告警四種告警級(jí)別），統(tǒng)計(jì)告警結(jié)果，真正起到監(jiān)測(cè)天線姿態(tài)變化的目的；支持歷史記錄的查詢，用戶可根據(jù)查詢?nèi)掌谶x擇當(dāng)天的歷史查詢記錄；支持列表信息另存為EXCEL表格功能，可以將現(xiàn)場(chǎng)查詢結(jié)果或者歷史查詢結(jié)果導(dǎo)出另存為EXCEL表格，能給天線優(yōu)化人員對(duì)天線參數(shù)的分析提供有利的參考依據(jù)；支持顯示基站相關(guān)信息，例如基站名稱，CELLID 經(jīng)緯度信息，廠家，掛高，天線個(gè)數(shù)等等。三， 產(chǎn)品特點(diǎn)本天線姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下顯著特點(diǎn)：1， 穩(wěn)定性好，測(cè)量精度高。由于本設(shè)備采用12V直流電源供電，滿足了各個(gè)模塊對(duì)電壓不穩(wěn)定而敏感的特點(diǎn)，尤其是給傳感器工作提供了穩(wěn)定的電壓，下傾角和抱桿傾斜角度測(cè)量精度可達(dá)±0.1°，在無磁源情況下，方位角精度可達(dá)±0.5°。2， 室外防水防塵設(shè)計(jì)。本設(shè)備外殼采用PVC材料制作，外殼接口處采用高強(qiáng)度防水密封膠，防水等級(jí)達(dá)到IP65，工作溫度可達(dá)- 20-60，外觀設(shè)計(jì)美觀大方，質(zhì)量輕巧便于安裝。3， 便于安裝部署。使用強(qiáng)力膠將設(shè)備按照設(shè)備上的箭頭指示方向垂直粘帖于天線背